Logična vrata so osnovni gradniki v digitalni elektroniki, ki pozna visok (HI) in nizek (LO) logični nivo, enko (1) in ničlo (0) kot številki in binarni številčni sistem, s katerim lahko predstavimo vsako število. Z logičnimi vrati lahko izvajamo osnovne logične operacije, če pa jih sestavimo v bolj kompleksne vezave, lahko z njimi rešujemo tudi zelo zapletene funkcije. S CMOS logičnimi vrati, ki so bila vgrajena v integriranih vezjih serije 4000 najrazličnejših proizvajalcev, se je pravzaprav začelo obdobje mikroelektronike, mikroprocesorjev, polprevodniških statičnih (SRAM) in dinamičnih(DRAM) pomnilnikov ter osebnih računalnikov, ki so skupaj s perifernimi enotami za svoje delovanje še kako potrebovali vse to! Začetek nove, računalniške dobe, je hkrati pomenil zaton diskretne logike, tako CMOS serije 4000 kot tudi DTL in TTL , ki so jo zamenjala visoko integrirana vezja z združevanjem več sto do več tisoč logičnih vrat v enem čipu.
Digitalna elektronika
Digitalna elektronika pozna dve logični stanji, »0« in »1«, LO in HI, »nizko« in »visoko«. Najpreprosteje je bilo na začetku električne dobe začeti z dvemi stanji: tok je – tok ni! Telegraf je bil prva naprava, ki je delovala na ta način. Ob tipkanju na tipkalo na oddajni strani se je v enakem ritmu sklepal tokokrog priteznega elektromagneta na sprejemni strani. Ta je zato pritezal in risal črtice ali pike na papirnati trak, ki se je pomikal naprej z enakomerno hitrostjo. Istočasno je pritezni elektromagnet sklenil tokokrog lokalne baterije, ki je napajala žarnico in brnač. Po žici smo torej dobili informacijo v vidni in slišni obliki, za »backup« pa je bila »shranjena« na papirnati »medij«… V desetletjih preizkušanja različnih načinov prenosa se je izkazalo, da je tokovni način prenosa še najbolj zanesljiv. Po enakem načelu je delovala tudi prva digitalna elektronika, ko so dokončno opustili upanje, da bi z različnimi napetostnimi nivoji lahko »prikazali« števila od 0 do 9 z eno samo linijo. Sprejeli so dejstvo, da bo svet računalnikov pač binaren, torej predstavljen z dvema številkama, »1« in »0«. Kljub temu se je pojavilo še kup težav, ki jih je bilo potrebno rešiti.
Ko se je začela uveljavljati CMOS logika, so se napetostni nivoji LO in HI razlikovali v primerjavi z izhodnimi nivoji prej najpopularnejše TTL (tranzistorsko-tranzistorska logika) serije 7400, ki je bila tipična »tokovna« logika. Primerjave obeh pri napajanju 5 V so na sliki 2.
Iz primerjave vidimo, da je meja HI logičnega nivoja pri CMOS logiki višja in da za preklop na HI logični nivo potrebujemo na vhodu veliko višjo napetost, preklop nazaj na LO logični nivo pa se zgodi pri veliko nižji napetosti kot pri TTL logiki. Iz tega lahko sklepamo, da je CMOS logika veliko manj občutljiva na razne napetostne motnje na vhodnih priključkih, oziroma morajo biti te veliko višje amplitude, da lahko vplivajo na preklop logičnega nivoja. Prednost CMOS logike je tudi ta, da lahko za napajanje izberemo katerokoli standardno napetost za logiko: 5 V, 10 V in 15 V. Z višjo napajalno napetostjo dobimo še večjo imunost na motnje. TTL logična vezja delujejo le pri napajalni napetosti 5 V.
Elektronika za začetnike – CMOS logična vezja serije 4000 (14)
